Mudanças climáticas e aquecimento global - IAPAR · do aquecimento global, projeções para o...
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10 a 15 km
Atmosfera Terrestre
Mudanças climáticas
e aquecimento global
Paulo Henrique Caramori
IAPAR – Londrina – PR
Tempo • São Diferentes! Clima
Condições da atmosfera
em um local ou região
Exemplo:
Tempo chuvoso amanhã
em Londrina
Média das condições do
tempo em um local ou
região
Exemplos:
A temperatura média anual
em Londrina é 21,1 oC
A precipitação média anual
é de 1635 mm.
Mudanças climáticas e
variabilidade climática• Mudanças – Tendências de longo prazo
(mais de 30-50 anos)
• Variabilidade climática – fenômenos de
curta duração que perturbam o clima. Ex.
erupções vulcânicas, El Niño, atividade
solar.
IPCC Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas
• O IPCC é um colegiado de cientistas que
atua sob as Nações Unidas (ONU) criado em
1988
• Reúne cientistas indicados de diversos
países membros com notório saber nas
ciências atmosféricas e áreas correlatas
IPCC Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas
• Missão: revisar e avaliar as mais recentes
informações científicas, técnicas e
sócioeconômicas relacionadas a mudanças
climáticas produzidas e sintetizá-las em
documentos e relatórios
• O IPCC não faz pesquisas
• 1990 – Primeiro relatório – Temperatura da
terra havia subido 0,5°C desde o inicio da era
industrial
• 1992 - Conferência das Nações Unidas para
o Meio Ambiente e Desenvolvimento–
EcoRio 92 - Objetivo de estabilizar as
emissões de CO2 na atmosfera
IPCC Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas
IPCC Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas
• 1995 – Publicado segundo relatório – gases
de efeito estufa continuavam aumentando
• 1997 – Protocolo de Kyoto – Cria o
Mecanismo de Desenvolvimento Limpo
(MDL) que prevê o pagamento por créditos
de carbono. Meta de redução das emissões
em 5% em relação a 1995. EUA, Russia e
China não assinam o acordo
• 2007 – Publicação do Quarto Relatório -
Evidências de aumento dos gases
causadores do efeito estufa e alterações
climáticas provocadas pelo homem
• IPCC e Al Gore ganham o prêmio Nobel da
Paz. Filme “Uma verdade inconveniente”
IPCC Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas
• 2014 – Publicação do Quinto Relatório –
Aumento das emissões de gases, aumento
do aquecimento global, projeções para o final
do Século XXI
• 2015 – 21ª. Conferência das Partes – Acordo
de Paris - Compromisso de reduzir emissões
visando manter o aquecimento abaixo de 2°C
até o final do século XXI
IPCC Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas
• 2017 – Donald Trump retira o apoio dos EUA
ao acordo de Paris
• Estados e cidades americanas declaram seu
apoio independente ao acordo
IPCC Painel Intergovernamental sobre
Mudanças Climáticas
O QUE É AQUECIMENTO GLOBAL?
São mudanças climáticas induzidas pelo
homem, causadas por Aumentos nas
emissões de gases, principalmente:
• CO2
• METANO
• ÓXIDO NITROSO
• CFCs, ozônioCiflorestas.com.br
CO2 – Atividades industriais, veículos,
queima da biomassa) – 74%
METANO – Criações animais, lixo, esgotos,
áreas alagadas – 19%
Óxido nitroso – Agricultura, atividades
industriais – 7%
Fonte: IPCC, 2014
Quais são os principais responsáveis
pelas emissões?
CO2 e o aquecimento
Fourier (1820) – Primeiro a abordar o assunto.
Energia solar penetra a atmosfera, é reemitida na
fora de raios infravermelhos e parte do calor fica
retido. Analogia com “estufa”.
Svante August Arrhenius (1896) - um cálculo
simples mostrava que as temperaturas na região
ártica subiria de 5 a 6°C, se o “ácido carbônico”
dobrasse sua concentração.
Efeito de ‘FEEDBACK” CO2-VAPOR DÁGUA.
https://history.aip.org/climate/simple.htm#L_0820
NATURAL NATURAL + EMISSÕES
CO2
METANO
ÓXIDO NITROSO
Aumento da concentração de gases na atmosfera retém
uma parcela do calor, elevando a temperatura
Espectrofotometria de infravermelho
mede o balanço de radiação na superfície e
isola os efeitos do CO2 e outros gases
Como esses gases causam aquecimento?
Espectrofotometria de precisão
CO2 – MAIOR EFEITO
Contribuição dos gases atmosféricos
Para o total de radiação que
Atinge a superfícies terrestre
FOI EXCLUÍDO O VAPOR DÁGUA
https://www.skepticalscience.com/empirical-evidence-for-co2-enhanced-greenhouse-effect.htm
Fonte: Evans WFJ; Puckrin E (2006). Measurements of the radiative surface forcing
of climate. 18th Conference on Climate Variability and Change, Atlanta, GE.
Como esses gases causam aquecimento?
Medições por satélites
ENERGIA EMITIDA PARA O ESPAÇO NAS BANDAS DE EMISSÃO DOS GASES
DE EFEITO ESTUFA – Diferença 1997 – 1970 (HURRIES, 2001)
EXCLUÍDO VAPOR DÁGUA
MAIS ENERGIA RETIDA
NA ATMOSFERA
Fonte: HARRIES JE et al. Increases in greenhouse forcing inferred from the outgoing longwave radiation
spectra of the Earth in 1970 and 1997. Nature 410, 355-357 15 march 2001. doi:10.1038/35066553.
O forçamento radiativoQuantidade de energia que resulta após o balanço
entre a energia que chega à terra proveniente do
sol e a energia emitida de volta para o espaço
Esse balanço pode ser positivo ou negativo.
Simulações com modelos estimaram um forçamento
radiativo a partir de 1850 até o inÍcio do século XXI de
2,55 W/m2.
Medições contínuas com espectrometria de alta
resolução na superficie indicaram que um desbalanço de
energia de 3.5 W/m2 devido a emissões antropogênicas
de gases desde 1850.
(Evans et al., 2006)
Efeito do CO2 no balanço de energia da superfície terrestre
O CO2 aumentou a capacidade de absorção de radiação emitida pela superfície
da terra em 11 anos de medições em dois locais da América do Norte.
355
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
-0.1
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 201120102009
CO2
FORÇAMENTO
Forç
am
ento
radia
tivo (
W m
-2)
CO
2 (P
PM
)
ANO
FONTE: US Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab)
SIM! MAS AS ESCALAS DE TEMPO SÃO
MUITO DIFERENTES!
Eras do gelo (períodos glaciais) ocorrem a
cada 100 mil anos
Períodos interglaciais ocorrem a cada 10-12
mil anos
Estamos há 8 mil anos em um período
interglacial
1. Órbita elíptica da terra varia a cada ~ 100 mil anos
2. Inclinação do eixo varia de 21,6 a 24,5 graus a cada 41 mil anos
3. Época do ano que a terra está mais próxima do sol varia em
um período de 23 mil anos. Atualmente é janeiro.
O que provoca as eras glaciais?
Fonte: Houghton, J. Global warming – The complete breefing. Cambridge Press, 2015.
Quando ocorreu a última era do gelo?
110.000 a 12.000 anos atrás –
PLEISTOCENO
ATUALMENTE estamos em um
período interglacial –
HOLOCENO
Daqui a 2000 a 4000 anos – pode
iniciar uma nova era do gelo?
Medições em blocos de gelo
(ice cores)
National Ice Core Laboratory
http://www.icecores.org/about/index.shtml#facility
Medições em blocos de gelo de 3,5 km de
profundidade
Extraído de: Houghton, J. Global warming – the complete breefing. Cambridge University Press, 5th ed. 2015.
Recuperando dados passadosMedição de isótopos de oxigênio-18 (δ18O) e deutério
(δ2H ou δD), CO2 e Metano em cubos de gelo e fósseis
Áreas cinza mostram períodos interglaciais
Fonte: Houghton, J. Global warming – The complete breefing. Cambridge Press, 2015.
Anomalia da média global da temperatura
sobre terra e oceanos relativa ao período
1961-1990
Média global de mudança nos nível
dos Oceanos
Média global de concentrações dos
gases de efeito estufa:
• Dióxido de carbono (CO2)
• Metano (CH4) e
• Óxido Nitroso (N2O)
IPCC (2014) – FIFTH ASSESSMENT REPORT
Aumento de 0,85 °C
Tendências dos modelos de simulação
Terra Terra + OceanosConteúdo calor
Oceanos
Modelos com forçantes naturais
Modelos com forçantes naturais
e antropogênicas
_____ Observado
AUMENTO DE 2,3 MILÍMETROS POR
ANO DO NÍVEL DO MAR DE 2005 A 2010
TEMPERATURA DO PLANETA SOBE
0,17°C POR DÉCADA DE 1980 A 2010
Fonte: http://climate.nasa.gov/evidence
CO2 ultrapassa marca dos 300 ppm pela primeira vez
nos últimos 400 mil anos
Emissões anuais de gases até 2010
CO2 Comb. fósseis
+
Processos industriais
CO2 Floresta
e uso da terra
metano
Oxido nitrosoCFCs
Posição no ranking Desvio da média
1=mais quente Ano do Séc. XX (°C)
1 2016 0,93
2 2015 0,9
3 2014 0,74
4 2010 0,7
5 2013 0,66
6 2005 0,65
7 1998 0,63
7 2009 0,63
9 2012 0,62
10 2003 0,61
10 2006 0,61
10 2007 0,61
13 2002 0,6
14 2004 0,57
14 2011 0,57
16 2001 0,54
16 2008 0,54
16 dos 17 anos mais quentes estão no Século XXI
Período: 1880-2016
Chuvas extremas batem recordes
em anos recentes
• Catástrofe no litoral paranaense:
12 de março de 2011 – 282,6 mm
• Londrina : Transbordamento do Igapó
20 de junho de 2012 - 200,5 mm
(260 mm em dois dias)
11 de janeiro de 2016 – 275 mm
(339,6 mm em três dias)
Chuvas extremas
• Dentre 15 estações meteorológicas do
IAPAR no Paraná, 11 bateram os records
de chuva em 24 horas durante o século
XXI, sendo 9 entre 2010-2016.
A atmosfera
Composição global
gasesconcentrações homogêneas
na troposfera
aerossóis
nuvens
Cortesia prof. Carlos Serri
A atmosfera
nitrogênio
oxigênioargônio
vapor de água
outros (0,04%)
gases
Cortesia prof. Carlos Serri
Gases na atmosfera
“os outros”0,04%
410 ppmv
400 ppmvCO2
Ne
He
CH4
Kr
N2O
1,5 ppmv
0,5 ppmv
Elementos traços
Cortesia prof. Carlos Serri
Gases na atmosfera
“os outros”0,04%
410 ppmv
400 ppmvCO2
CH4
N2O
1,5 ppmv
0,5 ppmv
Elementos traços
Cortesia prof. Carlos Serri
CO2 CH4 N2O
1 23 296
1 kg CH4 = 23 kg CO2eq1 kg N2O = 296 kg CO2eq
CO2 Equivalente
C Equivalente1 kg C-CH4 = 8,4 kg C-CO2
1 kg N-N2O = 126,9 kg C-CO2
Potencial de Aquecimento Global (PAG)
Gás de referência = CO2
PAGx = ax x
aCO CO2 2
ax (W/m²/kg): capacidade de absorção dos IR pelo gás x
x (ano): tempo de residência do gás x
Cortesia prof. Carlos Serri
INDÚSTRIAS E USO
DE COMBUSTÍVEIS
FÓSSEIS
AGRICULTURA
MUDANÇAS
NO USO
DA TERRA
IPCC-SAR, 1996
66% 14%
20%
Forçamentos radiativos por setores
CO2
CH4
N2O 2
1
0CO2 CH4 N2O
1,4 ± 0,20,7 ± 0,2
0,15 ± 0,05
Cortesia prof. Carlos Serri
Impactos globais potenciais
Temperaturas
Precipitações
Nível do mar
Agricultura
Impactos globais potenciais
Cortesia prof. Carlos Serri
Variabilidade vs Mudanças
• Fenômenos de larga escala mascaram
tendências de curto prazo
• Efeitos do El Niño
• Erupções vulcânicas
• Ciclos de atividades solares
Variação espacial do clima
• Precipitação pluviométrica extremamente
variável
• Densidade das redes de observação
muito pobre
• Poucas séries de dados com longa
duração
Densidade e localização das estações
Muitas estações em áreas urbanas
Poucas estações com séries longas de qualidade
Ano Habit.(Bi) Ano Habit.(Bi)
------------------ -------------------
1650 0,5 1988 5,0
1800# 1,0 1997 5,8
1930 2,0 2000 6,0
1975 4,0 2025 8,2 (?)
------------------ -------------------
Taxa de Crescimento Atual 90 Mi / ano 1/2 Brasil 1 Campinas @ 4 Dias
Famintos 1,5 BiMal Nutridos 0,5 Bi
Crescimento da PopulaçãoMundial
A desigualdade social e econômica
• É possível preservar quando se luta pelas
necessidades primárias?
O Bicho
Vi ontem um bichoNa imundície do pátio
Catando comida entre os detritos.Quando achava alguma coisa, Não examinava nem cheirava:
Engolia com voracidade.O bicho não era um cão,
Não era um gato,Não era um rato.
O bicho, meu Deus, era um homem.
Rio, 27 de dezembro de 1947
Manuel Bandeira
(1886 – 1968)
Sustentabilidade
Conceito
Conjunto de Atividades Que Simultaneamente Visam:
1. Promover Crescimento Sócio-Econômico
2. Preservando o Meio Ambiente
Sustentar = Preservar, Conservar, ... Melhorar
Desenvolvimento Sustentável
“É Aquele Que Satisfaz As Necessidades Atuais Sem
Comprometer a Capacidade das Gerações Futuras de Suprir Suas
Próprias Necessidades”
Dra. Gro Brundtland(1939 - ...)
Primeiro-Ministro NoruegaDiretor Geral, OMS
Presidente da Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente e Desenvolvimento
Eco-Rio-92
A agricultura brasileira
• Sistema de cultivo tradicional europeu,
onde o revolvimento do solo era
fundamental para dar início ao cultivo
• Erosão intensa e rápida degradação do
solo
• Empobrecimento e queda de
produtividade
• Migração em busca de áreas férteis
A revolução verde
(décadas de 1960-1980)
• Crédito abundante
• Produtividade com uso intensivo de
insumos químicos
• Privilégio à monocultura de exportação
• Concentração da posse da terra
• Avanço sobre novas áreas de vegetação
nativa – pressão sobre as florestas
A queimada na agricultura
• Retirada da madeira (ou não) e queima para limpeza da área
• Destruição de resíduos culturais
• Renovação do pasto
Consequências:
• Perda de nutrientes
• Destruição da fauna do solo (microrganismos, minhocas, etc)
• Liberação de CO2 para a atmosfera – poluição e aquecimento
Mata Atlântica
Mata Original
Remanescentes
Ocupava 1.290.000 Km2, cerca de 12% do território brasileiro
Restaram apenas 94.170 Km2, 7,3% da área original
Mata de Araucária
Atualmente, os remanescentes ocupam menos de 3% da área original de
1,5 milhão ha, segundo a Fundação de Pesquisas Florestais do Paraná (FUPEF),
dos quais irrisórios 0,7% poderiam ser considerados como áreas primitivas, as
chamadas "matas virgens".
Floresta Amazônica
Área original: 4 milhões km²
754.840 quilômetros
quadrados foram desmatados
Representa 15% da área total
da Amazônia e 20% da área
florestada.
“O Brasil é o Único País Que Tem Nome de
Árvore. A Gente Tem de Se
Orgulhar Disso”
Tom Jobim1927 - 1994
20
25
30
35
40
45
50
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Tem
pera
tura
do
so
lo (
°C)
Gramado Solo Nu Cobertura Morta
Temperatura média do solo às 15 horas a
2cm de profundidade em Londrina - PR
Temperatura média do solo às 15 horas a
2cm de profundidade em Paranavaí - PR
20
25
30
35
40
45
50
JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ
Tem
pera
tura
do
so
lo (
°C)
Gramado Solo Nu Cobertura Morta
Tendência de aumento das
temperaturas mínimas
Tem pera tura m ínim a
y = 0 ,0448x - 71 ,835
R2 = 0 ,5805
1 5 ,0
1 5 ,5
1 6 ,0
1 6 ,5
1 7 ,0
1 7 ,5
1 8 ,0
1 8 ,5
19
65
19
70
19
75
19
80
19
85
19
90
19
95
20
00
20
05
an o s
º C
Tem pera tura m ínim a y = 0 ,038x - 57 ,752
R2 = 0 ,4178
1 6 ,5
1 7 ,0
1 7 ,5
1 8 ,0
1 8 ,5
1 9 ,0
19
70
19
75
19
80
19
85
19
90
19
95
20
00
20
05
an o s
º C
Temperatura mínima anual em
Morretes - PR
Temperatura mínima anual em
Umuarama - PR
Temperatura média - Londrina
Valor inicial: 20,6 °C
Valor final: 21,4 °C
Aumento médio: + 0,8 °C
y = 0,0289x - 36,411
R2 = 0,3088
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
22,0
22,5
1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Anos
Te
mpe
ratu
ra M
édia
( °
C )
Precipitação – SEM TENDÊNCIA DE
AUMENTO NO NORTE DO PARANÁ...
y = -3,8278x + 1658,7
R2 = 0,0155
0
500
1000
1500
2000
2500
0 5 10 15 20 25 30
Anos
Precip
itação (
mm
)
Temperatura média em três décadas da
série histórica de Londrina
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Te
mp
era
tura
Mé
dia
(°C
)
1976-1985 1986-1995 1996-2005
Esfriando mais tarde
Esquentando mais cedo
Ótimo
Estresse Por CalorEstresse Por Frio
Cessa Cresc./Desenvolv.
???
Efeito Térmico Sobre As Plantas
Esquema Geral
Tb TB
Cessa Cresc./Desenvolv.
???
Temperatura Base Limiar Superior
Escala de Temperatura
Temp Base Superior
Café a Pleno Sol Café sombreado com banana
Efeitos do sombreamento no café
Depauperamento acentua ciclo bienal Sombreamento controlado regula e estabiliza a produção
Grãos menores e chochos
Piora qualidade da bebidaMaturação mais lenta, formação degrãos maiores e com maior teor de sólidos solúveis
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
9,5
19-20 20-21 21-22 22-23 23-24
Faixa de Temp. média anual (oC)
No
taAromaSaborAcidezCorpoDoçuraNota Global
Notas de 1 a 10
Resultados
Qualidade do café no Paraná em diferentes temperaturas
Sistemas Agroflorestais
Preservação do solo
Renda diversificada
Sequestro de carbono
Alteração do microclima
Café plantado sob túneis de
guandu e a pleno solsol
Dia sem nuvens inverno
Dia nublado verão
Protege contra geadas
Protege contra o excesso de calor diurno
sol
sombra
sombra
Sistema silvipastoril no Paraná
Melhora o conforto animal
Melhora qualidade do pasto
Aumenta ganho de peso
Proteção contra geada no inverno
Silva, V. P. (1997) Dissertação de mestrado UFSC
Pasto Degradado
O QUE FAZER?
Diminuir as emissões Aumentar a absorção
Controlar o clima Adaptar-se
GaiaEsperar
Reduzir a concentração atmosférica dos gases do efeito estufa
Mecanismos de Desenvolvimento Limpo (MDL)
Funcionamento
Países Industrializados
Projetos
Empresas
Financiadoras
Produtos
Abatimento das emissões
CER
100 tCO2
CER
100 tCO2
CER
100 tCO2Redução Certificada de Emissão
Retirada de carbono:variação ao longo do ano
0
1
2
3
4
5
6
7
g C
/m2 d
ia
verão outono inverno primavera
seringal pastagem
Método da correlação turbulenta
3.5 5.5 15.0Idade (anos)
0
20
40
60
80
100C
onte
ud
o d
e C
arb
on
o (
Mg
/ha
) Tronco
Galhos
Folhas
Raizes
Carbono fixado (ton.ha-1)Seringueira – Paranapoema - PR
Produção de energia da vinhaça
http://www.cetrel.com.br/bioenergia.aspx
Produção de energia da vinhaça
http://www.cetrel.com.br/bioenergia.aspx
Produção de energia da vinhaça
http://www.cetrel.com.br/bioenergia.aspx
FONTE: http://www.cresesb.cepel.br/index.php?link=/atlas_eolico_brasil/atlas.htm
Usina de Itaipu:
14 GW
Potencial eólico Brasil:
143,5 GW
POTENCIAL EÓLICO BRASILEIRO
O sol – a melhor fonte de energia
http://www.energiaeficiente.com.br/2009/01/29/energia-solar-desperdicada/